Rapport des utilisateurs de l'Académie  / vol.19


Professeur émérite Yoshikawa avec
Atténuation des catastrophes (Kurihara) Lab.,
Département de génie urbain et civil, Faculté de génie, Université de la ville de Tokyo

Recherche et développement sur les nouvelles technologies et méthodes d'évaluation du béton avec la garantie de la sécurité des structures
Séminaire de design unique utilisant UC-win / Section "Dessin de design urbain" Devenir un sujet à la mode

Laboratoire d'atténuation des catastrophes, Département de génie urbain et civil, Faculté de génie, Université de la ville de Tokyo
URL: http://c-pc8.civil.tcu.ac.jp/conkuri/
Lieu: Setagaya-ku, Tokyo
Contenu de la recherche et du développement: recyclage du béton, joints de construction / adhérence, évaluation de la corrosion de la barre renforcée à l'intérieur, etc.
"Comme vous l'avez vu, les étudiants ne posent pas beaucoup de questions (pendant le cours). C'est parce qu'ils s'enseignent les uns aux autres. Quand ils ne comprennent pas quelque chose, ils viennent nous voir, y compris un assistant d'enseignement pour poser des questions. "
Il s’agit d’une classe de "dessin de conception urbaine", qui est un cours commun pour les étudiants de troisième année du département de génie urbain et civil de la faculté de génie de l’Université de la ville de Tokyo. Dans la salle de classe lumineuse à l'aménagement fonctionnel située au 2ème étage du bâtiment numero1 du campus de Setagaya, la professeure agrégée Norihiko Kurihara, qui enseigne ce cours, a expliqué le déroulement des tâches et les points d'une nouvelle tâche. Il a conclu en disant: "Commençons", et tout à la fois, les étudiants ont formé des groupes, commençant à travailler sur la tâche avec différentes conditions. Passant en revue une série de conversations au début, il mentionne une partie de l’approche éducative unique de ce cours. En plus d'utiliser un paquet de logiciels comme cadre, ce processus d'enseignement mutuel devrait permettre à ceux qui enseignent et à ceux qui ont appris à comprendre le travail de conception plus en profondeur, en expliquant son avantage.

C'était il y a environ 10 ans, ce style de cours a été conçu pour les séminaires.Le professeur émérite Hiromichi Yoshikawa (qui était professeur à cette époque) et le professeur agrégé Kurihara jouaient un rôle de premier plan dans la recherche d'une approche permettant d'apprendre à calculer efficacement la conception sismique des piliers de pont en béton armé. À l'origine, le professeur Yoshikawa utilisait différents types de logiciels de FORUM8, notamment "UC-win / FRAME (3D)", un programme d'analyse en trois dimensions (3D) de structures encadrées pour son étude. Partant de là, ils ont construit leur séminaire original sur la méthode de conception en utilisant "UC-win / Section" de FORUM8, un programme de calcul de section RC / SRC pour les formulaires optionnels prenant en compte la flexion biaxiale conjointement avec FORUM8. Depuis lors, le cours a non seulement été adopté comme cours populaire mais il a également été étendu par le professeur associé Kurihara, qui a repris l'objectif du professeur Yoshikawa après son départ à la retraite.

Le professeur émérite Hiromichi Yoshikawa,
Tokyo City University, donnant des conseils aux étudiants du séminaire


 Faire attention au béton en tant que matériau, vers la réduction des dégâts causés par les catastrophes

"Laboratoire d'atténuation des catastrophes" analyse la résistance aux séismes et les risques liés aux routes, ponts, voies ferrées, etc. visant à atténuer les dégâts causés par les catastrophes. Dans le département de génie urbain et civil de l’Univ., Il existe 3 laboratoires ayant pour noms "atténuation des catastrophes", dont "Kurihara Lab" (les deux autres sont "Yoshida Lab" et "Sekiya Lab" qui doivent commencer à partir du prochain exercice budgétaire). année en fait).

Parmi eux, Kurihara Lab se concentre sur le béton en tant que matériau. Le laboratoire travaille sur diverses études dans le cadre de la philosophie "d'utiliser le béton dans un état solide, pendant longtemps et en toute sécurité", bien que le béton nécessite une inspection et une maintenance régulières, mais qu'il soit essentiel tout en offrant une durabilité et une économie optimales.

Professeur associé Norihiko Kurihara,
Atténuation des catastrophes (Kurihara) Lab.,
Département de génie urbain et civil,

Faculté d'ingénierie, Université de la ville de Tokyo
En tant que sujet d'étude sur lequel il s'est concentré ces dernières années, le professeur Kurihara mentionne ce qui suit:
  • 1) recyclage du béton
  • 2) joints de construction / adhérence du béton
  • 3) évaluation de la corrosion de la barre renforcée à l'intérieur de RC
  • 4) renforcement RC avec de l'uréthane
Pour le recyclage du béton, par exemple, une technologie permettant de réutiliser du béton de rebut en tant que granulat en le dissolvant avec de l'acide sulfurique est analysée. Il veille également à la disponibilité de l'uréthane comme matériau de renforcement des structures en béton. Une étude pratique est en cours pour déterminer son effet de renforcement en coopération avec des entreprises privées.

Au laboratoire, il y a un étudiant de première année de maîtrise et huit étudiants de quatrième année. Ce dernier comprend deux étudiantes.

 

 L'innovation en anticipation des besoins sociaux à l'occasion du 90ème anniversaire de la fondation

TL'Université de la ville de Tokyo a été fondée en 1929 en tant qu'école d'ingénierie principale à Musashi, avec 3 départements d'ingénierie: électricité, génie civil et architecture. Depuis, après avoir été renommé et agrandi à plusieurs reprises, l’école a été rebaptisée Institut de technologie de Musashi en 1949 en vertu de la loi sur la réforme de l’enseignement. L'école a ensuite continué à augmenter le nombre de facultés et à se réorganiser, en créant des écoles doctorales d'ingénieurs (cours de doctorat et de maîtrise) et en augmentant progressivement les majors. En 1997, la faculté des sciences de l'environnement et de l'information a été créée, et en 2007, la faculté des techniques du savoir. En 2009, à l'occasion du 80e anniversaire de sa fondation, l'école a été rebaptisée Tokyo City University, son nom actuel. Parallèlement, les facultés d'études de la vie urbaine et des sciences de la vie humaine ont été créées. De plus, en 2013, la faculté des sciences de l'environnement et de l'information a été réorganisée en facultés des sciences de l'environnement et de l'informatique. En 2019, l'Université atteint le 90e anniversaire de sa fondation.

Actuellement, l’Université de la ville de Tokyo est composée de 6 facultés d’ingénierie, d’ingénierie du savoir, d’études de l’environnement, d’informatique, d’études de la vie urbaine et de sciences de la vie humaine; et les écoles supérieures de sciences intégratives et d'ingénierie, d'ingénierie (le nom est changé en "École supérieure d'ingénieurs des sciences et d'ingénierie" pour les étudiants qui s'inscrivent à partir de l'exercice 2018) et les études sur l'environnement et l'information. Le nombre total d'étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs est d'environ 7 500, tandis que le nombre de professeurs à temps plein est de 286 (les deux chiffres datent de mai 2018). Trois campus à Setagaya, Yokohama et Todoroki servent de base à l'éducation et aux études.

La Faculté de génie comprend 8 départements: génie mécanique, génie des systèmes mécaniques, génie médical, génie chimique et énergétique, génie de la sécurité nucléaire, architecture, génie civil et urbain et génie électrique et électronique (appelé à devenir le génie électrique, génie de la communication électronique ). Il est situé sur le campus de Setagaya.

Le département de génie urbain et civil, qui répond à un large éventail de demandes sociales concernant les villes et vise l'ingénierie visant à améliorer la qualité urbaine au-delà de la catégorie du génie civil conventionnel, compte plus de 400 étudiants. "Laboratoire d'atténuation des catastrophes", y compris "Laboratoire Kurihara", mais également des laboratoires de gestion de la planification, de l'environnement du parc aquatique, de l'ingénierie géotechnique environnementale et de la sécurité des structures, chacun comprenant des laboratoires subdivisés.



 Mécanisme délibéré du "dessin de conception urbaine" et flux de classe

"J'enseignais à l'université depuis 29 ans et cette classe est l'un de mes chefs-d'œuvre."

Pour que les étudiants puissent apprendre le design pratique, il est essentiel qu'ils fassent un travail réel en même temps. Ce faisant, il est également important que le contenu du travail d'un élève soit entièrement différent de celui des autres élèves. Cependant, si le degré de liberté est trop élevé, la classe peut trop diffuser. Par conséquent, il est fondamentalement nécessaire de suivre une procédure de conception professionnelle. En ce sens, la méthode de "dessin de design urbain" mentionnée au début est vraiment une solution qui prend en compte et satisfait tous ces éléments, explique le professeur émérite Yoshikawa.

Il y a environ 10 ans, lui et le professeur associé Kurihara, entre autres, ont joué un rôle de premier plan en cherchant à mettre au point une méthode pédagogique permettant aux étudiants d'apprendre le calcul sismique de calcul des piliers de ponts RC de manière efficace et rapide, à l'aide d'un progiciel intégré. marché pour une telle partie sur laquelle il est difficile de travailler par calcul manuel. Au cours de ce processus, ils ont porté leur attention sur "UC-win / Section" en tant que progiciel à utiliser, en partie parce que les progiciels de FORUM8 avaient été introduits auparavant pour la recherche. Grâce à cela, un système a été construit de telle sorte que des séminaires de pratiques pratiques, qui servent également d’occasion à apprendre à utiliser un outil de calcul pratique, sont donnés deux fois par semaine (200 min.) Dans des classes de 14 semaines . Une assistance technique au personnel enseignant a également été fournie.

UC-win / Section utilisée dans le séminaire

Actuellement, près de 50 étudiants du département de génie urbain et civil, soit près de la moitié des étudiants de troisième année (près de 90), suivent le séminaire de conception pour le deuxième semestre de la troisième année du département, "Dessin de conception urbaine / conception sismique des piles RC ", qui suit presque ce cadre. Au cours de ce séminaire, les étudiants se voient attribuer 3 devoirs par étapes pour lesquels ils doivent soumettre un rapport (fiche de calcul) pour chacun:
  • Devoir 1: Analyse en coupe de la base du pont
    Devoir  2: Conception sismique des piles RC (partie 1)
    Devoir  3: Conception sismique des piles RC (partie 2)
En faisant face à une série de travaux pratiques, les étudiants sont supposés faire une conception sismique conforme aux Spécifications pour les ponts routiers pour les piliers à colonne unique à colonne RC.

En particulier, le professeur adjoint Kurihara prépare 60 à 70 ensembles différents de conditions de conception à l'avance à chaque fois. Pour la tâche 1, afin de confirmer la résistance aux tremblements de terre de la base de la pile en fonction des conditions définies, chaque élève effectue une analyse de la section et calcule la relation M-and et la limite d'élasticité en flexion. À ce moment-là, chaque élève se voit attribuer des chiffres, une taille, des conditions de conception, etc. différents. Comme ils ont une influence sur les tâches suivantes, il est tellement mécanisé qu'un élève doit faire face à sa tâche et faire des calculs sans compter sur un autre étudiant.

Pour l’affectation 2, un élève effectue un calcul de conception sismique en se basant sur la section qu’il a lui-même déterminée dans l’affectation 1, à l’aide du simple fichier Excel créé à l’origine pour la méthode de contrainte admissible et UC-win / Section pour la méthode de capacité horizontale .

"À vrai dire, dans l'assignation 2, les réglages initiaux sont donnés de sorte que le jugement de la résistance aux tremblements de terre soit" OUT ".

En d’autres termes, chaque élève doit non seulement prendre des décisions sur la base des calculs de chacun, mais également déterminer pourquoi le résultat du contrôle est "OUT". Par exemple, après des essais et des erreurs dans le processus, les étudiants peuvent reconnaître quelque chose qui est difficile à apprendre uniquement par le cours magistral, par exemple. importance ou efficacité du renforcement principal ou du renforcement horizontal de retenue. En outre, dans l’affectation 3 suivante, les étudiants sont tenus de modifier la disposition des barres pour qu’elle réponde aux critères de conception (obtienne le résultat «OK»), effectuer à nouveau le calcul de la conception sismique et préparer le rapport final, selon le professeur associé Kurihara.

Dessin de conception urbaine / conception sismique de la jetée RC: utilisation du logiciel de paquetage

■Section de la fondation
Section: Barres multiples + barres latérales
Charge: force de l'axe + moment de flexion (impossible à calculer manuellement)
Analyse de section par UC-win / Section (9 ensembles achetés)
■Pour le calcul de la relation M-φ, u, φy, φu: UC-win / Section
■Pour le calcul de Mu et φu: Calcul manuel
Considérez la section comme une structure à barres unique et calculez. Comparer avec UC-win / Section
■Equation de contrainte admissible (mouvement sismique de niveau I)
Préparez des feuilles de calcul Excel capables de calculer les contraintes sur le béton et les barres d'armature.
Équation de force latérale ultime lors d'un séisme (mouvement sismique de niveau II)
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Dessin de design urbain / jetée RC Conception sismique: Résultat / Impression / Affectation
 
  1. Les 60 étudiants reçoivent des conditions de conception différentes.  => Chacun doit faire sa propre feuille de calcul.
  2. Bien qu'il soit important de connaître le calcul manuel difficile et fastidieux, il est également utile pour les étudiants d'utiliser et d'apprendre avec des outils commerciaux pour le calcul pratique.
    Les étudiants se sont familiarisés instantanément avec le logiciel et se sont assis avec bonheur devant un PC.
  3. Les étudiants ont utilisé un logiciel PC.
    En utilisant des termes techniques tels que renforcement des contraintes latérales, armatures de cisaillement et courbure que les élèves ont vus pour la première fois, ils ont rapidement compris le sens technique de ces mots.
  4. Les étudiants qui ont acquis des compétences plus rapidement que d’autres ont enseigné aux élèves qui avaient besoin de rattraper leur retard.
  5. Les caractéristiques de section et les contraintes difficiles à calculer manuellement peuvent être calculées rapidement à l'aide du logiciel.
  6. Les étudiants ont reçu la condition de conception initiale qui ferait que le jugement de la résistance aux tremblements de terre se révèle "OUT", et donc le résultat de la vérification sera également "OUT".
    Les élèves devaient modifier la conception ou exécuter le calcul du ferraillage. Ce faisant, ils ont réussi à comprendre le cœur du calcul de la conception sismique.
  7. Les élèves ont reçu la condition de conception permettant de juger de la résistance aux séismes comme "OUT" et, par conséquent, le résultat de la vérification sera également "OUT".
    Par essais et erreurs, les élèves ont découvert l’importance et l’efficacité du renforcement principal des barres d’armature / de retenue latérale. Cela ne peut jamais être acquis en écoutant des conférences. Les étudiants peuvent comprendre en quoi consiste la conception parasismique grâce à une approche par essais et erreurs qu’ils peuvent intégrer à des tutoriels.


 Extension de la disponibilité des logiciels en termes d’éducation et de recherche

"Un bon logiciel peut également être utilisé pour la formation d'ingénieurs", déclare le professeur émérite Yoshikawa.

Le professeur émérite Yoshikawa participe au séminaire sur la conception depuis 10 ans. Grâce à une utilisation appropriée des logiciels disponibles sur le marché et à une feuille de calcul de conception réelle, les étudiants apprennent le processus de conception pratique et ceux qui maîtrisent cette compétence assistent rapidement les autres étudiants. Il dit avoir réellement senti l'efficacité de ces tentatives en voyant de telles scènes.

D'autre part, dans "Urban Design Drawing" du deuxième semestre du présent exercice, M. Keisuke Hashimoto, première année de maîtrise, Division de l'architecture et du génie civil, École supérieure d'ingénierie en sciences intégratives, et M. Takuya Yoshida, quatrième - 1 an de la faculté d'ingénierie du département de génie urbain, tous deux appartenant à Kurihara Lab., prend en charge l'AT (assistant d'enseignement). Ils soutiennent le professeur associé Kurihara et expliquent directement aux étudiants comment utiliser UC-win / Section ou les équations nécessaires. De ce point de vue, ils ont mentionné leur impression de facilité et de visibilité lors de l'analyse structurelle avec le logiciel.

Selon le professeur associé Kurihara, les études concernant le matériau du béton ont fait l’objet d’un poids considérable, et ces dernières années, la gamme d’études s’est élargie pour inclure le domaine de la structure.

"La propriété du concret change un peu, de l'état dans lequel se trouve le matériau à celui où il est exécuté dans des structures RC. Nous voudrions également incorporer un examen de la nature de cette différence dans notre étude (à l'avenir). nécessite une vérification à l'aide de logiciels tels que celui-ci. Nous prévoyons de préparer différents appareils. "

Le professeur émérite Hiromichi Yoshikawa crée et utilise un modèle dynamique "machine d'apprentissage de la réponse vibratoire" dans le cadre d'une leçon pratique. Récemment, il gère une archive de type poste introduisant des installations de génie civil et transmet en permanence des informations via SNS dans le but de reconnaître le sens correct de l'infrastructure sociale et de le transmettre à la génération suivante.
Son objectif ultime est "de publier des images d'installations d'infrastructure construites il y a 100 ans pour les 100 prochaines années".
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Le professeur émérite Hiromichi Yoshikawa,
Université de la ville de Tokyo
(Écrit par Takashi Ikeno)
(Up&Coming '19 Edition du Nouvel An)



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